CN106884748A - 车辆发动机 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种车辆发动机，包括：气缸体；气缸盖，安装在气缸体的上部并在该气缸体中形成燃烧室；活塞，安装在气缸体处，并在气缸体中往复运动，使得将燃烧室的体积压缩或膨胀；喷射器，安装在气缸盖处，以将燃料喷入燃烧室；火花塞，安装在气缸盖处，以点燃从喷射器喷出的燃料；以及电压产生件，安装在活塞内，使得通过在活塞的压缩冲程过程中产生的压力来产生一电压。

Description

车辆发动机
对相关申请的交叉引证
本申请要求2015年12月15日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2015-0178813号的权益或优先权，其全部内容通过引证结合于此。
技术领域
本公开涉及一种车辆发动机，更具体地，涉及一种应用汽油缸内直喷(GDI)方法的车辆的发动机，该方法可防止燃料微粒吸附至燃烧室和活塞中，并可进一步防止异常燃烧。
背景技术
通常，内燃机，特别是四冲程循环的发动机，在每个燃烧室中通过吸气冲程、压缩冲程、膨胀冲程(expansion stroke，做功冲程)和排气冲程产生驱动转矩。这种发动机将从燃料燃烧产生的热能转变成动能。
在此情况中，通过将气缸盖(cylinder head)与气缸体(cylinder block)组合来形成发动机的燃烧室，并将活塞安装在气缸体中以进行往复运动，使得可根据活塞的与压缩冲程和膨胀冲程相关联的往复运动，来改变燃烧室的体积。
气缸盖设置有用于将空气引入燃烧室的进气口、用于放出在燃烧室中燃烧的废气的排气口、用于打开和关闭进气口的进气阀，以及用于打开和关闭排气口的排气阀。
气缸盖设置有喷射器(injector，喷嘴，喷油嘴)和火花塞，喷射器将燃料喷入燃烧室，并且喷射器安装成临近进气口，火花塞用于点燃喷射器喷出的燃料。
近来，已经研究并使用了将汽油燃料直接喷入燃烧室的汽油缸内直喷(GDI)发动机，并且，汽油缸内直喷发动机以稀空燃比工作，从而降低燃料消耗，提高进气效率并增加功率。
汽油缸内直喷发动机可产生比标准汽油发动机更高的压缩比，并可有效地最大化所产生的功率。
然而，在汽油缸内直喷发动机中，喷入燃烧室的汽油的燃料微粒吸附至燃烧室、活塞和火花塞的内壁，且不完全燃烧，导致异常燃烧。
此外，由于燃料微粒的吸附，燃烧室、活塞和火花塞可能损坏，可能出现积碳，并且可能出现起动延迟，从而出现额外的燃料喷射，使得发动机的耐用性和燃料效率可能变差。
此背景技术部分中公开的以上信息仅用来增强本公开的背景技术的理解，因此，其可能包含不形成在本国对于本领域普通技术人员来说是已知现有技术的信息。
发明内容
本公开已经致力于提供这样一种车辆发动机，其通过在燃烧室中产生电场，可防止燃料微粒吸附至燃烧室及其活塞的内部，并可防止异常燃烧，从而可提高发动机的耐用性和燃料效率，使得燃料在应用汽油缸内直喷(GDI)方法的车辆中以分层模式完全燃烧。
本公开的一个示例性实例提供了一种车辆发动机，其包括：气缸体；气缸盖，其安装在气缸体的上部并在气缸体中形成燃烧室；活塞，其安装在气缸体处，以在气缸体中往复运动，使得将燃烧室的体积压缩或膨胀；喷射器，其安装在气缸盖处并将燃料喷入燃烧室；火花塞，其安装在气缸盖处并点燃从喷射器喷出的燃料；以及电压产生件，其安装在活塞内，使得通过在活塞的压缩冲程过程中产生的压力来产生电压。
当产生电压时，电压产生件可通过燃烧室中的电位差形成电场，使得在从喷射器喷出的带电燃料微粒中产生斥力。
电压产生件可由压电材料制成。
电压产生件可将正电压传输至位于气缸盖处的燃烧室的上内表面，并可将负电压传输至燃烧室的内壁和活塞的顶表面。
电压产生件可与设置在气缸体外部的外部电源电连接。
当车辆熄火和/或开始点火时，外部电源可对电压产生件施加预定电压，以激发并从电压产生件产生的超声波并使其振动。
从电压件产生的超声波可去除在燃烧室、活塞和火花塞上形成的积碳。
可在活塞的顶面处设置碗状物，因此从喷射器喷出的燃料漩涡流动(swirl-flow)。
根据本公开的实施例的车辆发动机，可能通过在燃烧室中产生电场，来防止燃料微粒吸附至燃烧室和活塞的内部，防止异常燃烧，并提高燃烧效率，使得从喷射器排入的微粒在应用汽油缸内直喷(GDI)方法的车辆的压缩冲程过程中以分层模式完全燃烧。
此外，根据本公开的实施例的车辆发动机，可能通过防止燃料微粒吸附至不希望的位置，通过最小化燃烧室、活塞和火花塞的损坏，通过最小化积碳的出现，以及通过防止起动延迟和额外的燃料喷射，来提高发动机的耐用性和燃料效率。
此外，根据本公开的实施例的车辆发动机，可能通过对电压产生件施加预定电压，使得在起动停止或开始点火的同时产生超声波，来去除在燃烧室、活塞和火花塞上形成的积碳。
附图说明
图1示出了根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机的示意图。
图2示出了根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机的操作图。
图3示出了用于在根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机中去除积碳的操作状态的示意图。
具体实施方式
在下文中将参考附图详细地描述本公开的一个示例性实施例。
由于说明书中描述的示例性实施例和图中所示的构造仅是本公开的一些示例性实例和构造，所以其并不代表本公开的所有技术理念，应理解的是，当提交本申请时，可代替这些示例性实施例的多种等价方式和修改实例都是可能的。
为了清楚地描述本公开，省略与描述无关的零件，并且，说明书中相同或相似的组成元件用相同的参考数字表示。
由于图中所示的每个构造的尺寸和厚度是为了便于描述而示出的，所以本公开并非必须限于图中所示的构造，为了清楚地示出几个零件和区域，可显示不同的厚度。
此外，在说明书中，除非明确描述有相反的情况，词语“包括”及诸如“包括”或“包含”的变型都将理解为暗示包含所述元件，但并不排除任何其他元件。
此外，说明书中描述的诸如“…单元”、“…装置”、“…零件”和“…构件”的术语意味着具有至少一个功能或操作的综合构造的单元。
图1示出了根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机的示意图。
参考图1，根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机1可使用将燃料直接喷入燃烧室30的汽油缸内直喷方法。
发动机1通常可包括气缸体10、气缸盖20、活塞40、喷射器50和火花塞60。
可在气缸体10内设置多个气缸。气缸盖20可设置在气缸体10的上部上，并可在其中设置有与气缸对应的燃烧室30。
活塞40可安装在气缸体10处，以能够在气缸体10中往复运动，使得燃烧室30的体积可压缩或膨胀。
喷射器50可安装在燃烧室30的上部的气缸盖20处，并可将带电燃料喷入燃烧室30。
在此情况中，可在活塞40的顶面上形成碗状物42，该碗状物伸出使得从喷射器50喷出的燃料漩涡流动。
也就是说，从喷射器50喷出的燃料可通过碗状物42从燃烧室30的下部漩涡流动至其上部，使得在喷出的燃料中产生涡流。
也就是说，喷出的燃料可通过旋风原理与流入燃烧室30的空气平稳混合并反应，其中，通过其在朝向燃烧室30的内部中央的一个方向上漩涡流动，来产生离心力。
火花塞60可安装在燃烧室30的上部的中央处的气缸盖20处，当活塞40执行压缩冲程时，火花塞60可点燃从喷射器50喷出的燃料。
在此情况中，根据本公开的一个示例性实施例的发动机1可进一步包括电压产生件70，其安装在活塞40内，以通过在活塞40的压缩冲程过程中产生的压力来产生电压。
电压产生件70可使在从喷射器50喷出的带电燃料微粒之间产生斥力，并且，当产生电压时可通过燃烧室30中的电位差形成电场，以使带电燃料微粒以分层模式流至靠近火花塞60的位置。
电压产生件可由具有压电效应的压电材料制成。
压电材料是一种当对其施加机械压力(外力)时产生电压并当对其施加电压时产生机械变形的材料。压电材料是一种本领域技术人员广泛了解的公知技术，因此，可省略其详细描述。
电压产生件70可将正电压传输至位于气缸盖20处的燃烧室30的上内表面，并可将负电压传输至燃烧室30的内壁和活塞40的上表面。
因此，电压产生件70可在燃烧室30中形成电场。
在燃烧室30中形成的电场与碗状物42导致的漩涡流动可使从喷射器50喷出的带电燃料微粒移动至燃烧室的上部，上部可具有正极性以进入分层模式。此外，电场可在燃料微粒中产生斥力，以防止相应燃料微粒吸附至彼此并吸附至燃烧室30和活塞40。
因此，带电燃料微粒可通过旋风原理与流入燃烧室30的空气平稳混合并反应，其中，通过带点燃料微粒在朝向燃烧室30的内部中央的一个方向上漩涡流动，来产生离心力，因此，可使带电燃料微粒移动至火花塞60所处的燃烧室30的上部，以形成分层模式。
或者，在本示例性实施例中，电压产生件70可与位于气缸体10外部的外部电源80电连接。
当车辆熄火时和/或当开始点火时，外部电源80可对电压产生件70施加恒定电压，以激发电压产生件并使从电压产生件70产生的超声波振动。
也就是说，当对电压产生件70施加恒定电压时，可通过激发电压产生件70的改变(modification，修正，修改)或应力来产生的超声波并使其振动。这样，从电压产生件70产生的超声波可去除在燃烧室30、活塞40和火花塞60上形成的积碳。
现在将描述根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机1的操作和应用。
图2示出了根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机的操作图，图3示出了用于在根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机中去除积碳的操作状态的示意图。
参考图2，当发动机1工作时，可从喷射器50喷出燃料。喷出的燃料可通过活塞40的碗状物42从燃烧室30的下部漩涡流动至其上部。
在此情况中，喷出的燃料可通过旋风原理与流入燃烧室30的空气平稳混合并反应，其中，通过燃料在朝向燃烧室30的内部中央的一个方向上漩涡流动，来产生离心力。
在这种状态中，当执行活塞40的压缩冲程时，可通过活塞40产生的压力，从电压产生件70产生电压。
这里，电压产生件70可将正电压传输至位于气缸盖20处的燃烧室30的上内表面，并可将负电压传输至燃烧室30的内壁和活塞40的上表面。
因此，可在燃烧室30的上部和活塞40的顶面之间产生电位差，从而可根据电位差而形成电场。电场可在带电燃料微粒中产生斥力。
此外，电场与碗状物42产生的漩涡流动一起可减小由从喷射器50喷出的带电燃料微粒的重量产生的下降力，并可将带电燃料微粒升高至带有正极性的燃烧室的上部，使得燃料微粒进入分层模式。
同时，电场可在燃料微粒中产生斥力，以防止相应燃料微粒吸附至彼此并吸附至燃烧室30和活塞40。
因此，带电燃料微粒可通过旋风原理与流入燃烧室30的空气平稳混合并反应，其中，通过其在朝向燃烧室30的内部中央的一个方向上漩涡流动，来产生离心力，并且，可使带电燃料微粒移动至火花塞60所处的燃烧室30的上部，以形成分层模式。
因此，可将燃料微粒对彼此的吸附减到最小，可通过漩涡流动和电场来形成分层模式，并且，可防止燃料微粒吸附至燃烧室30的内壁和活塞40的顶面。
在这种状态中，火花塞60可用来在分层模式中点燃燃料微粒，从而在燃烧室30中可出现爆炸。
在此情况中，由于与空气混合的燃料微粒可处于分层模式中并可靠近火花塞60，所以燃料微粒可在燃烧室中完全燃烧。
此外，根据本公开的一个示例性实施例的车辆发动机1可最小化燃料微粒的吸附，并在燃料微粒处于分层模式的状态中执行爆炸冲程，从而防止或最小化异常燃烧。
另一方面，如图3所示，当车辆熄火和/或开始点火时，外部电源80可对电压产生件70施加恒定电压。
当对电压产生件70施加恒定电压时，可通过电压产生件70的改变或应力产生的超声波被激发并振动。
可将从电压产生件70产生的激发并振动的超声波传输至燃烧室30、活塞40和火花塞60。因此，在发动机1工作的同时，可有效地去除在燃烧室30、活塞40和火花塞60上形成的积碳，使得可保持发动机1清洁。
在本公开的一个示例性实施例中，将应用汽油缸内直喷方法的车辆发动机1作为典型描述，但是本公开不限于此，并且其可应用于燃料和空气的混合物流入燃烧室30的发动机。
根据本公开的一个实施例的车辆发动机1，还可能通过在燃烧室中产生电场，使得在应用汽油缸内直喷(GDI)方法的车辆的压缩冲程过程中从喷射器50填入的燃料微粒以分层模式完全燃烧，来防止燃料微粒吸附至燃烧室30的内部和活塞40，并可防止异常燃烧，从而可提高燃烧效率。
此外，由于分层模式的燃料微粒的完全燃烧和防止吸附的原因，可能通过最小化燃烧室、活塞和火花塞的损坏，通过最小化积碳的出现，并通过防止起动延迟和额外的燃料喷射，来提高发动机1的耐用性和燃料效率。
此外，可能通过对位于燃烧室30中的电压产生件70施加预定电压，使得可在起动停止和/或开始点火的同时产生超声波，来去除在燃烧室30、活塞40和火花塞60上形成的积碳，从而保持燃烧室、活塞和火花塞清洁。
虽然已经结合目前认为是实用的示例性实施例描述了本公开，但是应理解，本公开不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包含在所附权利要求书的实质和范围内的各种改进和等同设备。

Claims (8)

1.一种车辆发动机，包括：
气缸体；
气缸盖，安装在所述气缸体的上部并在所述气缸体中形成燃烧室；
活塞，安装在所述气缸体处并在所述气缸体中往复运动，使得所述燃烧室的体积压缩或膨胀；
喷射器，安装在所述气缸盖处，以将燃料喷入所述燃烧室；
火花塞，安装在所述气缸盖处，以点燃从所述喷射器喷出的燃料；以及
电压产生件，安装在所述活塞内，使得通过在所述活塞的压缩冲程过程中产生的压力来产生电压。
2.根据权利要求1所述的车辆发动机，其中，当产生所述电压时，所述电压产生件通过在所述燃烧室中的电位差来形成电场，使得在从所述喷射器喷出的带电燃料微粒之间产生斥力。
3.根据权利要求1所述的车辆发动机，其中，所述电压产生件由压电材料制成。
4.根据权利要求1所述的车辆发动机，其中，所述电压产生件将正电压传输至位于所述气缸盖处的所述燃烧室的上内表面，并将负电压传输至所述燃烧室的内壁以及所述活塞的顶表面。
5.根据权利要求1所述的车辆发动机，其中，所述电压产生件与位于所述气缸体外部的外部电源电连接。
6.根据权利要求5所述的车辆发动机，其中，当车辆熄火和/或开始点火时，所述外部电源对所述电压产生件施加预定电压，以激发从所述电压产生件产生的超声波并使所述超声波振动。
7.根据权利要求6所述的车辆发动机，其中，从所述电压件产生的超声波将在所述燃烧室、所述活塞和所述火花塞上形成的积碳去除。
8.根据权利要求1所述的车辆发动机，其中，在所述活塞的顶表面处设置碗状物，并且所述碗状物导致从所述喷射器喷出的燃料漩涡流动。
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